【手続補正書】
【提出日】平成18年9月22日(2006.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】 非磁性層を介して積層された二つの磁性層の積層膜を主構成要素とする磁気抵抗効果素子であって、
一方の前記磁性層が磁化回転抑制層と磁気的に結合して固定層を構成し、
前記一方の磁性層が２層の界面磁性膜と前記２層の界面磁性膜に挟まれたＭFe2Ｏ4磁性膜（ＭはFe,Co,Niから選ばれる１種もしくは２種以上の元素）との積層膜より構成され、
一方の前記界面磁性膜が[磁性膜／非磁性膜／磁性膜]から成り、前記非磁性膜を介して前記二つの磁性膜が反強磁性的に結合し、
前記非磁性層を介して積層された二つの磁性層の積層膜の膜面の主に垂直方向に電流を流す、
磁気抵抗効果素子。
【請求項２】 前記一方の磁性層が外部磁界に対して磁化回転し難く、他方の磁性層が磁化回転し易い、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】  他方の前記界面磁性膜がFe,Co,Niから選ばれる１種もしくは２種以上の元素より成る、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】  前記磁化回転抑制層がＰ-Mn系（ＰはPt,Ni,Pd,Ir,Rh,Ru,Crから選ばれる１種もしくは２種以上の元素）合金より成る、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】  請求項１〜４のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子に、更にシールド部を具備してなる磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項６】  請求項１〜４のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子に、更に検知すべき磁界を磁気抵抗素子部に導入するヨ−クを具備してなる磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項７】  情報を記録するための磁界を発生させる導体線、
情報を記録するために設けられた磁気抵抗効果素子、及び
前記磁気抵抗効果素子の磁気抵抗変化より情報読み出しするための導体線
を主構成要素とするメモリ素子において、
前記磁気抵抗効果素子が請求項１に記載の磁気抵抗効果素子である、メモリ素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の非磁性層に高抵抗の酸化物膜を用いた従来のＴＭＲ膜とは全く異なり、本発明は、非磁性層（２）を介して積層された二つの磁性層の積層膜を主構成要素とする磁気抵抗効果素子であって、一方の前記磁性層が磁化回転抑制層（４）と磁気的に結合して固定層を構成し、前記一方の磁性層が２層の界面磁性膜（５）と前記２層の界面磁性膜に挟まれたＭFe2Ｏ4磁性膜（３、ＭはFe,Co,Niから選ばれる１種もしくは２種以上の元素）との積層膜より構成され、一方の前記界面磁性膜が[磁性膜（５−１）／非磁性膜（５−２）／磁性膜（５−３）]から成り、前記非磁性膜を介して前記二つの磁性膜（５−１、５−３）が反強磁性的に結合し、前記非磁性層を介して積層された二つの磁性層の積層膜の膜面の主に垂直方向に電流を流す。ＭがFeの場合は比較的低抵抗となり、ＭがNi,Coとなるに従って比較的高抵抗となるので、組成を適当に選ぶことにより素子のインピ−ダンスの調整が可能である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
図１に参考例の磁気抵抗効果素子の構成を示す断面図の一例を示す。図１は、非磁性層２によって磁気的に隔離された二つの酸化物磁性層１,３より成る磁気抵抗効果素子を示す。酸化物磁性層１,３は主としてＭFe2Ｏ4（ＭはFe,Co,Niから選ばれる１種もしくは２種以上の元素）より構成される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
以上述べたような参考例の磁気抵抗効果素子を用いて、磁気抵抗効果型ヘッドを構成することができる。図に示したものはセンサ−等の磁気抵抗効果素子として使用できるし、ヨ−クの形状により読み取るべき信号磁界の領域を規制することにより磁気抵抗効果型ヘッドともなるものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
（参考例１）
多元スパッタリング装置を用いて図１に示した構成の磁気抵抗効果素子を作製した。基板にはSiを用い、磁性層用のターケ゛ットには焼結したNi0.5Fe2.5O4、Co0.5Fe2.5O4を用い、又非磁性層用にはCuタ−ゲットを用いた。真空チャンバー内を1x10-8Torr以下まで排気した後、Arガスを0.8mTorrになるように流しながら、スハ゜ッタリンク゛法を用いて、下記の構成の磁気抵抗効果素子を作製した。
試料A   Ni0.5Fe2.5O4(30)/Cu(25)/Co0.5Fe2.5O4(20)     （()内は膜厚nmを示す）
試料Aの磁化曲線を室温で200kA/mの磁界を印可して磁界振動磁力計で測定したところ、保磁力が異なる２種類の磁性層からなる積層膜特有の２段曲線を示した。この磁気抵抗効果素子の上下に電極を設けて、そのMR特性を室温で最高200kA/mの磁界を印可して測定した。その結果ＭＲ比は30%と極めて高い値を示した。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
（参考例２）
参考例１と同様に多元スパッタリング装置を用いて図２に示した構成の磁気抵抗効果素子を作製した。基板にはSiを用い、磁性層用のタ−ゲットには焼結したNi0.1Fe2.9O4、Co0.2Fe2.8O4を用い、又非磁性層用にはCuを、磁化回転抑制層にはIrMnタ−ゲットを用いた。真空チャンバー内を1x10-8Torr以下まで排気した後、Arガスを0.8mTorrになるように流しながら、スハ゜ッタリンク゛法を用いて、下記の構成の磁気抵抗効果素子を作製した。
試料B   Ni0.1Fe2.9O4(50)/Cu(22)/Co0.2Fe2.8O4(20)/IrMn(15)
この磁気抵抗効果素子の上下に電極を設けて、そのMR特性を室温で最高200kA/mの磁界を印可して測定した。その結果ＭＲ比は28%と極めて高い値を示した。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
（参考例３）
参考例１と同様に多元スパッタリング装置を用いて図３に示した構成の磁気抵抗効果素子を作製した。基板にはSiを用い、磁性層用のタ−ゲットには焼結したNi0.1Fe2.9O4、Co0.2Fe2.8O4を用い、又非磁性層用にはCuタ−ゲットを、磁化回転抑制層にはIrMnを、界面磁性層にはCo0.9Fe0.1を用いた。真空チャンバー内を1x10-8Torr以下まで排気した後、Arガスを0.8mTorrになるように流しながら、スハ゜ッタリンク゛法を用いて、下記の構成の磁気抵抗効果素子を作製した。
試料C   Ni0.1Fe2.9O4(50)/Co0.9Fe0.1(2)/Cu(22)/Co0.9Fe0.1(2)/Co0.2Fe2.8O4(20)/Co0.9Fe0.1(2)/IrMn(15)
この磁気抵抗効果素子の上下に電極を設けて、そのMR特性を室温で最高200kA/mの磁界を印可して測定した。その結果ＭＲ比は32%と極めて高い値を示した。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
（参考例４）
参考例１と同様に多元スパッタリング装置を用いて類似の構成の磁気抵抗効果素子を作製した。基板にはSiを用い、磁性層用のタ−ゲットには焼結したFe3O4を用い、又非磁性層用にはCuタ−ゲットを、磁化回転抑制層にはPtMnを、界面磁性層にはCo0.9Fe0.1とNi0.8Fe0.2を用いた。真空チャンバー内を1x10-8Torr以下まで排気した後、Arガスを0.8mTorrになるように流しながら、スハ゜ッタリンク゛法を用いて、下記の構成の磁気抵抗効果素子を成膜し、280℃で磁界中熱処理を行った。
試料C’   Ni0.8Fe0.2(2)/Fe3O4(1)/Co0.9Fe0.1(0.5)/Cu(2.2)/Co0.9Fe0.1(2)/Fe3O4(1)/Co0.9Fe0.1(2)/PtMn(15)
この磁気抵抗効果素子の上下に電極を設けて、そのMR特性を室温で最高200kA/mの磁界を印可して測定した。その結果ＭＲ比は40%と極めて高い値を示した。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
（参考例５）
参考例１と同様に多元スパッタリング装置を用いて図１と図２に示した構成の２種類の磁気抵抗効果素子を作製した。基板にはSiを用い、磁性層用のターケ゛ットには焼結したNi0.2Fe2.8O4、Co0.2Fe2.8O4を用い、又非磁性層用にはCuを、磁化回転抑制層としてはPtMnタ−ゲットを用いた。真空チャンバー内を1x10-8Torr以下まで排気した後、Arガスを0.8mTorrになるように流しながら、スハ゜ッタリンク゛法を用いて、下記の構成の磁気抵抗効果素子を作製した。
試料D   Ni0.2Fe2.8O4(50)/Cu(25)/Co0.2Fe2.8O4(20)
試料E   Ni0.2Fe2.8O4(50)/Cu(25)/Co0.2Fe2.8O4(20)/PtMn(20)
成膜後試料Eは280℃で磁界中熱処理を施し、PtMnの規則化を行った。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
（参考例６）
参考例１と同様に多元スパッタリング装置を用いて図３に示した構成の磁気抵抗効果素子を作製した。基板にはSiを用い、磁性層用のタ−ゲットには焼結したNi0.1Fe2.9O4、Co0.1Fe2.9O4を用い、又非磁性層用にはCuタ−ゲットを、磁化回転抑制層にはPtMnを、界面磁性層にはCo0.9Fe0.1を用いた。真空チャンバー内を1x10-8Torr以下まで排気した後、Arガスを0.8mTorrになるように流しながら、スハ゜ッタリンク゛法を用いて、下記の構成の磁気抵抗効果素子を作製した。
試料F   Ni0.1Fe2.9O4(50)/Co0.9Fe0.1(2)/Cu(22)/Co0.9Fe0.1(2)/Co0.1Fe2.9O4(20)/Co0.9Fe0.1(2)/PtMn(20)
この磁気抵抗効果素子を用いて図に示すようなシ−ルド型の磁気抵抗効果ヘッドを作製した。基板としてはAl2O3-TiC基板を用い、シールド材にはNi0.8Fe0.2合金を用い、絶縁膜にはAl2O3を用いた。電極にはAuを用いた。自由層Ni0.1Fe2.9O4(50)/Co0.9Fe0.1(2)の磁化容易方向が検知すべき信号磁界方向と垂直になるように、固定層Co0.9Fe0.1(2)/Co0.2Fe2.8O4(20)/Co0.9Fe0.1(2)/IrMn(15)の磁化容易軸の方向が検知すべき信号磁界方向と平行になるように磁性膜に異方性を付与した。この方法は、磁気抵抗効果素子を作成後、まず、磁界中280℃で熱処理して、固定層の容易方向を規定した後、更に、200℃で上記と直交する方向に磁界を印加して熱処理し、自由層の容易軸を規定した。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
（参考例７）
参考例１と同様に多元スパッタリング装置を用いて図１と図２に示した構成の２種類の磁気抵抗効果素子を作製した。基板にはSiを用い、磁性層用のターケ゛ットには焼結したNi0.1Fe2.9O4とCo0.1Fe2.9O4を用い、又非磁性層用にはCuを、磁化回転抑制層としてはIrMnを、界面磁性層用としてNi0.8Fe0.2,Co0.9Fe0.1をタ−ゲットを用いた。真空チャンバー内を1x10-8Torr以下まで排気した後、Arガスを0.8mTorrになるように流しながら、スハ゜ッタリンク゛法を用いて、下記の構成の磁気抵抗効果素子を作製した。
試料G   Ni0.1Fe2.9O4(50)/Ni0.8Fe0.2(2)/Cu(25)/Co0.9Fe0.1(1)/Co0.1Fe2.9O4(50)
試料H   Ni0.1Fe2.9O4(50)/Ni0.8Fe0.2(2)/Cu(25)/Co0.9Fe0.1(1)/Ni0.1Fe2.9O4(20)/Co0.9Fe0.1(2)/IrMn(15)
これら磁気抵抗効果素子G,Hを用いて、図７に示したようなメモリ−素子を作製した。導体線にはAuを用い、情報読出用導体線と磁気抵抗効果素子部とを接合する電極にはPtを用いた。又情報記録用導体線と磁気抵抗効果素子部及び情報読出用導体線部との絶縁にはAl2O3を用いた。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
（実施例１）
参考例１と同様に多元スパッタリング装置を用いて図４の構成の磁気抵抗効果素子を作製した。基板にはSiを用い、磁性層用のタ−ゲットには焼結したFe3O4を用い、又非磁性層用にはCuタ−ゲットを、磁化回転抑制層にはPtMnを、界面磁性層にはRuを介して反強磁性的に交換結合したCo0.9Fe0.1とNi0.8Fe0.2を用いた。真空チャンバー内を1x10-8Torr以下まで排気した後、Arガスを0.8mTorrになるように流しながら、スハ゜ッタリンク゛法を用いて、下記の構成の磁気抵抗効果素子を成膜し、280℃で磁界中熱処理を行った。
試料I  Ni0.8Fe0.2(2)/Ru(0.7)/Ni0.8Fe0.2(1)/Fe2O3(0.6)/Co0.9Fe0.1(1)/Cu(2.2)/Co0.9Fe0.1(2)/Fe3O4(0.6)/Co0.9Fe0.1(2)/Ru(0.7)/Co0.9Fe0.1(2)/PtMn(15)
この磁気抵抗効果素子の上下に電極を設けて、そのMR特性を室温で最高200kA/mの磁界を印可して測定した。その結果ＭＲ比は36%と極めて高い値を示した。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
作製したこの素子を用いて実施例５と同様な方法で磁気ヘッドを作製し、センス電流として約1kA/mの交流信号磁界を印加してこの膜を用いたヘッドと実施例５のヘッドの出力を比較した。その結果このヘッドの出力は、参考例５のヘッドよりも更に感度が高くなることがわかった。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
又この膜を用いて参考例６と同様な方法でメモリ−素子を作製した。このメモリ−素子と参考例６のメモリ−素子の反転磁界を測定したところ、同じ形状の素子であれば、このメモリ−素子の反転磁界は参考例６のそれより小さくなることがわかった。